电动汽车需要什么样的制动系统?

城威 2021-03-24 13:25:55

电动车替代燃油车的过程绝不仅仅是将内燃机更换为电机那么简单,还有许多系统面临革新。其中,制动系统是比较有代表性的。大陆集团的线上公开课,详细介绍了其专为电动汽车设计的制动解决方案——EPB-Si。


为什么电动汽车制动系统需要量身定制?


电动汽车使用电驱动替代了传统内燃机为核心的动力总成,这给制动系统带来不小的变化。首先驱动电机能够同时向车辆提供加速扭矩和减速扭矩,利用后者的特性,在汽车制动的过程中可以实现制动能量回收功能,这是大部分内燃机无法做到的。因此电动汽车的制动系统在设计时需要考虑如何满足能量回收要求。


传统燃油车必须通过变速箱传输动力,P档或者电子驻车是通过变速箱中机械锁止结构来实现的,而对于电动车来说,P档锁止机构不再是一个必备的设计选项,制动系统必须具备更强的驻车能力来实现原来的驻车效能。


在电动车的核心诉求续航里程方面,制动系统需要尽可能减少拖滞力矩和对车轮的拖拽阻力,进而减小用于克服这部分阻力所需要的电量。可以说,制动系统对续航里程的提升也是非常重要的。


另外一方面,电动车由于不存在内燃机排放的问题,制动系统产生的粉尘污染会显得更突出,未来相关法规会越来越重视这方面。


总结一下,制动系统必须在能量回收、安全性能、续航里程、环境保护四大方面量身定制,才能适应电动汽车的特性。这也是大陆集团EPB-Si制动系统的设计理念。


能量回收:摩擦制动与电机制动协同


内燃机车型制动减速过程通常全部通过轮端摩擦制动完成,而电动车制动减速过程由摩擦制动与电机制动共同完成,这是实现能量回收的基础。通过驱动电机转换为发电机,回收由制动而消耗的热能,回收的这部分热能以电能的形式存入电池中,可以用于后续的车辆行驶中。


相比内燃机车型,电动汽车摩擦制动的使用次数大幅度降低,大部分情况下仅仅依靠电机制动就能够满足减速要求,而且对摩擦制动所需提供的制动能量需求降低90%,同时摩擦制动强度及产生的热量大幅降低。


针对以上特性,EPB-Si电子驻车系统选择了基于鼓式制动打造,实现高制动效能,由于电机制动的存在,鼓式制动在传统内燃机车型上存在的热衰退问题得到根本性解决,而且相较于盘式制动更好的防腐蚀性能。


电动汽车需要什么样的制动系统?


EPB-Si系统基于鼓式制动打造


安全性:降低热衰退,提高驻车冗余


驱动电机在发电机状态下,在极低速(15km/h以下)以及极高速(120km/h以上)的情况下,电机能够输出的制动力矩比较有限,当车速处于15km/h至100km/h区间内时,能量回收就能够提供车辆减速所需要的大部分减速度,因此对于电动汽车摩擦制动系统来说,最苛刻的情况是从120km/h减速至100km/h这一过程,这种情况下由于伴随着制动热量的产生,容易导致制动器热衰退的现象出现。


为此,大陆集团进行了严苛的测试来保证EPB-Si系统的可靠性,测试方式是,车辆加速至100km/h,随后全力制动至刹停,10次完整的制动过程为一轮,一共进行两轮测试,两轮完成后评估制动距离。整个过程中前轴温度能够上升至700度,后轴温度能够达到400度。


在第二轮第十次的测试结果中,车辆的制动距离仍然能够保持在38.26米这一出色的成绩(制动距离最长一次为38.60米),并且对比前几次制动距离没有出现很大的波动。


电动汽车需要什么样的制动系统?


装备EPB-Si的车辆在十次制动过程中保持制动距离稳定


电动汽车配备了大量的电池组,自重较大,因此对于驻车性能也有着高要求。相关法规硬性要求:整车需配备两套独立的驻车机构,单套驻车机构必须满足8%坡度驻车要求。作为对比的是,单个EPB-Si的驻车力矩输出就可达1700Nm,单轮失效情况可实现3吨车型20%坡度驻坡,可以说远远超过法规的要求。


环境保护:减少制动粉尘排放


人们在讨论汽车污染的时候,总会第一时间想到发动机的尾气排放,但其实制动摩擦材料磨损造成的PM10悬浮颗粒污染也是存在的,尤其当电动车实现零排放,其它零部件造成的污染就更显眼了。得益于EPB-Si制动系统封闭的系统结构,加上鼓式制动比盘式制动更易于储存粉尘,接近80%的磨损后的刹车片粉尘会被保留在制动系统内部而不向大气中排放,满足愈发严苛的环保法案。


续航里程:通过减轻制动器拖滞增加续航


电动车行驶过程中需要克服各种阻力,轮端制动的拖滞力矩是其中比较明显的一类。轮端的拖滞力矩指的是在非制动的情况下,由于刹车片与制动盘/制动鼓之间半接触状态而造成的一种对车轮的拖拽现象。


电动汽车需要什么样的制动系统?


EPB-Si有效降低拖滞力矩


相关测试显示,轮端拖滞每减少小1Nm,能够帮助车辆提升10km~15km续航里程。EPB-Si因为采用了鼓式制动的产品结构,有一系列能够帮助刹车片保持与制动鼓之间脱离状态的弹簧零件。大陆集团通过专业的测试方法来检测多种行驶和制动工况后轮端拖滞力矩的大小后得出结论,EPB-Si制动系统拖滞力矩在各个工况下均不高于0.5Nm,由此带来的续航里程提升效果不言而喻。

来源:汽车与配件

注:文章内的所有配图皆为网络转载图片,侵权即删!

免责声明

最新回答

还没有人评论哦,抢沙发吧~

为您推荐